7m大采高綜采工作面末采安全高效貫通實踐

楊金樓，高登彥

(神華神東煤炭集團大柳塔煤礦 ，陜西 神木 719315)

7m大采高綜采工作面末采安全高效貫通實踐

楊金樓，高登彥

(神華神東煤炭集團大柳塔煤礦 ，陜西 神木 719315)

基于大柳塔煤礦7m大采高綜采工作面末采貫通現場實踐，采用對比分析、現場觀測與工程實踐相結合的方法，分析了大采高綜采工作面在末采貫通中存在的問題，并從設備選型、技術措施和管理等方面提出了解決方法。

大采高綜采工作面；7m采高；工作面末采貫通；大柳塔煤礦

52303綜采工作面是大柳塔煤礦5-2煤層第二個7m大采高工作面，通過吸取52304綜采工作面回采經驗，加大了支架的額定工作阻力，額定工作阻力由16800kN變成18000kN，同時加大了工作面現場管理力度。但在回采過程，仍出現過不同程度的漏矸現象和頂板下沉現象，特別是在距停采線300m處，工作面機尾出現兩次冒頂。

學者對綜采工作面末采貫通問題進行了大量研究，但基本是關于快速掛網回撤技術，以及掛網回撤過程中的頂板控制[1-4]，研究對象一般基于5m采高以下的綜采工作面，極少涉及7m大采高工作面。隨著采高向6.0～7.0m發展，采場煤壁片幫、冒頂、壓架、支架失穩發生率高，而對于7m大采高工作面末采回撤階段頂板控制難度更大。

為實現7m大采高工作面安全高效貫通，本文通過分析大柳塔煤礦52303大采高綜采工作面末采貫通存在的問題，找出解決問題的關鍵性技術措施，為礦井安全高效生產提供技術保障。

1 52303綜采工作面概況

52303工作面為大柳塔煤礦大柳塔井5-2煤層三盤區第二個工作面，工作面長301.5m，推進長度4443.3m，煤厚6.6～7.3m，平均6.93m，設計采高6.6m，采用一次采全高全部垮落后退式綜合機械化采煤方法。工作面北側為52304工作面采空區，西側靠近5-2煤層輔運大巷，東側靠近井田邊界。工作面上覆為大柳塔井2-2煤層22305、22306綜采采空區及喬家岔三不拉煤礦采空區。地表大部為第四系松散沉積物覆蓋，工作面煤層頂底板巖性特征見表1，在三不拉溝等溝谷發育區域見基巖出露。上覆基巖厚度為132～245m，切眼與回撤側基巖較厚，工作面中部溝谷發育區域較薄。

工作面配套使用150架ZY 18000/32/70掩護式液壓支架，支架高度3200～7000mm，寬度2050mm，工作阻力18000kN，控制方式為電液控制，每個立柱配置兩個安全閥，安全閥開啟值分別為430～450bar(對應的工作阻力16899.6～17685.6kN)。

2 末采前準備

2.1 工作面末采設計

1)基于52304工作面貫通時發生支架壓死、工作面大面積冒頂的強烈礦壓情況，52303工作面回撤通道與回撤輔巷之間凈煤柱寬度由原來的20m增加至30m。同時取消了回撤通道的貫通調節巷，減小了工作面貫通期間的空頂面積。

2)提前設計、施工回撤通道貫通標識孔與注射瑪麗散孔。在安裝垛式支架前施工好通道貫通標識孔與注射瑪麗散孔，同時把標識孔的PVC管和瑪麗散管下到位，提前預防貫通期間工作面礦壓異常時需注射瑪麗散進行加固，減少現場處理時間，為頂板控制贏取時間。

3)距回撤通道混凝土底板2.2m處施工貫通標識孔，孔間距為10m，貫通標識鉆孔采用MYZ-150型全液壓坑道鉆機施工，鉆頭采用Φ85mm合金鋼鉆頭，成孔直徑 90mm。鉆孔保證水平，且經過二次刷孔，確保成型圓滑，然后將直徑為Φ75mm的PVC管裝入白灰充填在鉆孔內，并將PVC管搗實。共計施工29個貫通標識孔。

4)回撤通道正幫施工兩排注瑪麗散孔，排距為1.5m，間距為5m，頂排距頂板0.8m。注馬麗散鉆孔用Φ40mm鉆頭鉆孔，孔深均為16m。共計施工106個注射瑪麗散孔。穿管時16m管和10m管(前面交待均為16m)交錯布置，見圖1。

表1 開采煤層頂底板巖性特征

圖1 回撤通道貫通標識孔及注瑪麗散鉆孔施工圖/mm

5)由于取消了貫通調節巷，為確保貫通質量，在52303工作面回撤通道要求沿底掘進。

6)補強52303通道兩幫的支護。為了提高頂板的支護質量，按照“護頂先護幫”原則，用Φ27×2400mm玻璃鋼錨桿對回撤通道正幫進行補強支護，頂排錨桿距頂板1.4m，間排距為800mm×1000m。回撤通道負幫較52304回撤通道負幫加了一條橫向鋼帶，縱向鋼帶由原來1.5m的排距變成1m的排距。

7)加強了末采段兩工作面巷道頂幫的支護，尤其是二次采動巷道52303回順，52303回順正幫補了3排Φ27mm×2400mm玻璃鋼錨桿和兩排Φ15.24mm×4000mm的錨索，玻璃鋼錨桿間排距為1m，錨索間距為2m，排距為1.5m。頂板上補了5條橫向鋼帶，錨索規格為Φ22×8000mm；負幫增加了兩條橫向鋼帶，錨索規格為Φ22×4000mm。回撤通道支護圖見圖2。

8)回撤通道安裝3排18000kN垛式支架，共計安裝183架垛式支架。

9)距回撤通道300m位置，開始對二次采動巷道(52303回順)正負幫、頂板進行補強支護。

圖2 回撤通道支護圖(單位：mm)

3 末采期間礦壓規律

1)距停采線200～100m時，工作面采高為6.5m，周期來壓規律較明顯，總體呈現一次大周期來壓和一次小周期來壓的規律。來壓步距平均約為15.0m，來壓持續步距一般約為6.4m。來壓區域基本分布在工作面20#～135#支架范圍，大周期來壓時為工作面整體來壓，小周期來壓時為局部來壓，即分為前半部后半部先后來壓。來壓區域支架工作阻力18000～18448.6kN，安全閥大部分開啟，開啟率一般在70%左右，支架活柱下縮量累計達0.3～0.6m。來壓時片幫現象較明顯，片幫深度最大達到約1.5m，局部小范圍漏冒1.5m以上。

2)圖3為距停采線100m工作面壓力曲面圖，圖3顯示，推進至100～50m時工作面周期來壓步距不穩定，這是由于工作面采高不穩定造成的，推進至50～0m時工作面來壓步距比較穩定，主要由于采高保持在5.5m，來壓步距平均為13.9m，來壓持續一般為7.2m。

來壓區域基本分布在工作面20#～125#支架，來壓區域支架工作阻力16083.5～18841.1kN，安全閥大部分開啟，開啟率一般在75%左右，支架活柱下縮量累計達0.2～0.4m。來壓時片幫現象較明顯，片幫深度最大達到0.8m左右，未出現漏矸現象。

圖3 距停采線100m工作面支架壓力曲面圖

4 末采存在的問題

1)采煤機司機末采貫通經驗不足，至回撤通道50m、30m、19m時，由地測站對工作面支架大腳前底板高程與回撤通道底板高程比對后，采煤機司機不重視底板高程對比數據，工作面底板調整比較晚，推到掛網19m時工作面38#～51#架處比回撤通道低1.6m。工作面前半部分沒有及時抬起來，沒有及時降下去。導致貫通后工作面前半部分整體比通道底200～400mm，后半部分整體比通道高300～600mm，同時頂板整體比通道頂板高200～600mm。

2)52303回撤通道支護強度1.72MPa，支護強度偏弱。導致回撤通道2-5聯巷頂板下沉400mm左右。如表2所示。

表2 52303回撤通道支護強度計算

3)回撤通道負幫支護強度偏弱，導致回撤通道負幫2-3聯巷鼓幫，凸出300～600mm，幫錨索劃壞29根垛式支架大柱。同時局部地方鼓幫撕壞了W鋼帶，使鋼帶起不到應有的作用。

4)回撤通道掘進過程中沒有沿底板掘進，導致回撤通道底煤過厚，38～51架達到1.6m，給末采貫通帶來很大的困難。

5)沒有及時調整工作面來壓步距，導致工作面推進到距停采線2m位置來壓，壓力恰好趕至回撤通道，使回撤通道頂板下沉300～500mm，給工作面回撤帶來了一定困難。

6)回撤通道口呈鍋型口，增加了掛網貫通的難度。要求以后回撤通道口段的底板盡量平直。

7)上柔性網工藝不成熟，拉斷上網鋼絲繩，致使上網影響的時間較長。

8)水平標識孔揭露后，煤機司機沒有足夠重視，導致落差大調整困難。

9)工作面準備了4個探底煤錨頭，但實際探底煤次數偏少，沒有起到指導現場生產作用。

10)煤機司機調整工作面底板技能差，擔心抬臥刀幅度大滾筒撕網。造成70#～130#支架底板比回撤通道總體高400mm左右，45#～50#支架底板比回撤通道底200mm左右，影響了貫通質量。

11)每隔10m在回撤通道正幫側垛架間處放置一個反光標識桿，高度為3.6m(煤機滾筒高度3.5m)，部分被片幫煤打倒或砸彎，導致標識不準確。

12)綜采隊人員對掛柔性網流程不熟悉、經驗不足，掛網過程中各區域負責人任務不明確，部分工作程序不清楚，導致上網時間過長。

13)對工作面進行了提前掛網，導致網的長度不夠，最后4m用金屬網替代柔性網，由于金屬網和柔性網搭接長度不夠，回撤過程中出現從柔性網和金屬網間撕開現象，出現了局部冒頂現象。

5 經驗教訓

5.1 技術、設計方面

1)加強回撤通道掘進設計及施工管理，確保沿底掘進，連采隊掘進回撤通道時嚴格沿底掘進，拉底時要放線。針對局部煤層起伏較大、有構造的地段，要適當平緩過渡，并及時通過生產辦現場寫實、留檔。在連采隊掘進回撤通道前，技術組要求嚴格進行技術交底，施工時礦生產辦要加強現場質量、技術監管及指導，避免出現掘進質量事故，為綜采面貫通留下隱患。

2)兩順槽在通道口前后30m要平緩過渡。回撤通道口順槽段的底板盡量平直，避免回撤通道口下坡又上坡(鍋口型)。

3)在距貫通前30m位置，應提前探底煤，并由地測站測量工作面底板高程，將數據與通道底板、兩順槽底板相比對，確定工作面底板調整方案。

4)回撤通道及輔巷間煤柱寬度由20m調整到30m后，對通道及輔巷范圍內頂板起到了較好的支撐效果，滿足了貫通要求。

5)提高支護質量強度，根據304工作面、303工作面貫通期間通道兩幫片幫情況，通道支護強度還需加強，特別是中部段，回撤通道負幫錨索間排距為0.8m，用Ω型鋼帶替代W鋼帶，幫錨索由規格為Φ22×6000mm替換規格為Φ22×4000mm，并配套雙鎖具。各聯巷口也要進一步加強支護。

6)工作面末采段(200m)要正常組織生產，確保礦壓正常，便于掌握礦壓規律，為掛網位置的確定提供可靠依據。

7)加強末采段礦壓規律統計，準確預測正常掛網位置處工作面來壓情況，根據預測來壓位置，靈活調整掛網位置。為滿足掛網位置調整的要求，要適當加長柔性網寬度(由16m加長至18m)；若柔性網寬度不足，可在最后階段掛金屬網，且搭接長度必須大于600mm。

8)認真做好礦壓觀測，掌握好來壓步距，根據工作面壓力情況，靈活調整掛網位置，確保上網期間工作面沒有壓力。

5.2 掛網過程管理

優化掛網流程、提高員工操作水平，采取鋼絲繩分段上網方法，盡可能縮短上網時間。針對柔性網重量、工作面長度，通過工作面兩端頭絞車，采取多點、順序上網方式，避免一次上網不能滿足網重及網繩纏繞的要求。掛網前，加強員工培訓，認真學習措施及流程，隊干及技術員組織員工對可能出現的問題進行梳理并提前制定相應的解決辦法。

5.3 貫通質量保障措施

1)施工水平標識孔時，必須放線施工，放慢鉆桿推進速度，以防鉆桿偏移設計的位置，同時鉆探隊安排熟練工人操作，確保鉆眼水平。

2)掛網時，每兩刀探一次工作面底煤，隨時掌握好工作面頂底煤情況。

3)在剩余30m時，技術員要根據工作面底板調整方案，督察現場落實情況，發現有偏差的要及時要求煤機司機調整并有跟班隊干負責督辦。

4)通過當班獎罰及其它有效手段，不斷激勵煤機司機責任心，不斷提高底刀控制水平。

5)貫通時，必須安排老司機進行操作，保證工程質量。貫通期間嚴格掌握好抬落刀幅度，每刀抬臥量不得超過100mm，抬落一刀平一刀，杜絕出現大起大落現象。

5.4 設備選型方面

52303通道垛架工作阻力為18000kN的支架，工作阻力偏小，建議更換為更大工作阻力的垛架。為20000kN的支架。

5.5 礦壓管理

通過等壓、加快推進速度等方法，在距停采線50m位置及時調整工作面來壓步距，確保工作面16m掛網位置、距停采線2m位置未來壓，確保工作面正常掛網，確保工作面安全回撤。

6 結束語

通過對52303大采高綜采工作面末采貫通深入分析、總結，分析出了末采貫通期間的不足之處，總結出了末采貫通的寶貴經驗，為相似條件下工作面的貫通提供了經驗和參考。

[1] 劉加旺，姚有利.綜采工作面回撤通道圍巖運動及其礦壓顯現規律研究 [J].煤炭工程，2009，12(9)：54-57.

[2] 萬鎮，吳士良.綜采工作面回撤通道礦壓觀測研究 [J].煤礦開采，2009，12(1)：35-37.

[3] 馮勝利.綜放工作面支架回撤頂板控制技術的研究 [J].煤礦支護，2008，12(4)：39-42.

[4] 宋建國.大采高綜采面礦壓顯現規律研究 [J].礦山壓力與頂板管理，2005，32(2):36-37.

[5] 袁永.大采高綜采采場支架-圍巖穩定控制機理研究[J].煤炭學報 ，2011，36(11)：1955-1956.

[6] 許家林，鞠金峰.特大采高綜采面關鍵層結構形態及其對礦壓顯現的影響[J].2011 ，30(8)：1547-1556.

[7] 趙宏珠，宋秋爽.特大采高液壓支架發展與研究[J].采礦與安全工程學報，2007，24(3)：265-269.

[8] 弓培林，靳鐘銘.大采高綜采采場頂板控制力學模型研究[J].巖石力學與工程學報，2008，27(1)：193-198.

[9] 柴敬，高登彥，王國旺，等.厚基巖淺埋大采高加長工作面礦壓規律研究[J].2009，26(4)：437-440.

[10] 郝海金，吳健，張勇，等.大采高開采上位巖層平衡結構及其對采場礦壓顯現的影響[J].煤炭學報，2004，29(2)：137-141.

[11] 寧宇.大采高綜采煤壁片幫冒頂機理及控制技術[J].煤炭學報，2009，34(1)：50-52.

[12] 胡國偉，靳鐘銘.大采高綜采工作面礦壓觀測及其顯現規律研究[J].太原理工大學學報，2006，37(2):127-130.

Discussion about the safe and efficient mining of 7m large mining height through the end of fully-mechanized face

YANG Jin-lou，GAO Deng-yan

(Daliuta Mine，Shendong Coal Group Corporation Limited，Shenhua Group，Shenmu 719315，China)

In order to summarize the experience of 7m large miningheight through the end of fully-mechanized face，this paper is based on the field practice of 52303 large mining height through the end of fully-mechanized face，combining with the use of comparative analysis，field observations and engineering practice，analyzing the issue of through the end of the surface.Finally，in order to provide technical support and accumulate experience for the safe and efficient mine production，we put forward the technical，design，equipment selection，hanging process，knowledge of management and other aspects of the targeted technical measures.

large mining height;the end of mining; through; safety and efficient

2014-06-10

TD823

A

1004-4051(2015)03-00141-05